(57)【要約】【課題】高周波駆動時においても、磁界の立ち上がりの遅れを補償することができる垂直磁気記録ヘッドを提供する。【解決手段】垂直磁気記録ヘッドは、磁気記録媒体との対向面側に先端部を有する主磁極と、前記主磁極のトレーリング側に配置されるシールドと、前記主磁極と前記シールド間に配置される記録コイルと、前記主磁極の先端部の近傍における前記主磁極と前記シールド間の間隙に配置される磁界補償部を有する補助コイルとを備える。【選択図】図２
2007265571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体との対向面側に先端部を有する主磁極と、
前記主磁極のトレーリング側に配置されるシールドと、
前記主磁極と前記シールド間に配置される記録コイルと、
前記主磁極の先端部の近傍における前記主磁極と前記シールド間の間隙に配置される磁界補償部を有する補助コイルと
を備えることを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記補助コイルは、前記記録コイルの外周部に配置されることを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記補助コイルは、前記記録コイルより少ない巻数を有する薄膜導体コイルにより形成されることを特徴とする請求項１又は２項記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記垂直記録磁気ヘッドは、前記補助コイルの下端部に配置され、前記主磁極のコア幅方向及びトレーリング側に延在するように形成したサイドシールドを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記垂直磁気記録ヘッドを駆動する際に、前記補助コイルへの通電時期を前記記録コイルへの通電時期に対し所定の時間だけずらして駆動することを特徴とする請求項１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録方式により情報を記録する、ハードディスク装置などの、磁気記録再生装置の高周波駆動に好適な垂直磁気記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直磁気記録方式は、磁気記録媒体の磁性層を厚さ方向に磁化させることにより、記録再生を行う方法である。従来、一般的であった面内磁気記録方式と比較して、垂直磁気記録方式は記録密度を高くすることができるという利点がある。
【０００３】
面内磁気記録方式においては、磁気記録媒体上に被着形成された磁性層をその面に平行に磁化させ、この面内方向での残留磁化により、磁気記録媒体に対し情報を記録、再生する。しかし、この面内磁気記録方式の場合には、記録信号が短波長になるにつれて、すなわち記録密度が高くなるにつれて、磁気記録媒体内の反磁界が増加し残留磁束密度が減衰するため、再生出力が低下するという欠点がある。これに対し、垂直磁気記録方式の場合には、記録密度が高くなっても、このような不都合が生じないため、面内磁気記録方式に比べて記録密度を高くすることができる。
【０００４】
しかし、近年の磁気記録再生装置では、コンピュータの普及に伴い高性能化、大容量化が進められており、垂直磁気記録方式の場合にも、高速動作、高速転送のための性能向上が求められている。磁気記録再生装置を高速動作させるためには、磁気記録ヘッドを高周波駆動する際の高周波特性を従来の磁気記録ヘッドより改良する必要がある。
【０００５】
磁気記録ヘッドの高周波特性（磁界立ち上がり）を改良する方法としては、面内磁気記録方式と同様に、磁極の抵抗率の増大やヨーク長の減少が有効である。また、コイル配置を磁極先端部に近づけることも有効である。
【０００６】
この垂直磁気記録方式のコイル配置としては、（１）主磁極にらせん状に巻きつけるスパイラル型コイルを用いた構造（例えば、特許文献１参照）、（２）面内記録方式と同様に、主磁極と補助磁極の間に薄膜コイルを形成する構造（例えば、特許文献２及び３参照）、（３）主磁極を挟む両側に薄膜コイルを配置する構造（例えば、特許文献４及び５参照）等が知られている。
【特許文献１】特開平２−７８００３号公報
【特許文献２】特開平５−３４７００８号公報
【特許文献３】特開平６−２７４８２７号公報
【特許文献４】特開２００１−２５０２０４号公報
【特許文献５】特開２００４−１６４７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１は、従来の垂直磁気記録ヘッド２０の概略構成を説明するための図である。図１において、（ａ）は垂直磁気記録ヘッド２０の底面図であり、（ｂ）は垂直磁気記録ヘッド２０の中央付近の断面構成を示す断面図である。
【０００８】
図１（a）、（b）に示すように、垂直磁気記録ヘッド２０は、主磁極２１と、トレーリング側シールド２２と、記録コイル２３とから構成されている。
【０００９】
主磁極２１は、磁気記録媒体との対向面側に先端部を有する。トレーリング側シールド２２は、主磁極２１のトレーリング側に配置され、主磁極２１や記録コイル２３を保持する支持部材として機能する。記録コイル２３は、主磁極２１とトレーリング側シールド２２との間に配置される。
【００１０】
磁気記録媒体上に浮上させた状態で垂直磁気記録ヘッド２０に電流を通電して駆動すると、主磁極２１と記録コイル２３が磁気記録媒体の磁性層を厚さ方向に磁化させることにより、情報の記録再生を行う。図１（a）は、この際の垂直磁気記録ヘッド２０を媒体側からみた浮上面図である。
【００１１】
図１（a）に示すように、主磁極２１の先端部の近傍における主磁極２１とトレーリング側シールド２２との間に間隙２６が形成されている。間隙２６は、例えば、約５０ｎｍ程度の幅を有する微小な空間である。以下、この間隙２６をトレーリング側シールドギャップという。
【００１２】
例えば、図１の垂直磁気記録ヘッド２０を８００ＭＨｚ程度の高周波で駆動する際には、磁界立ち上がりの遅れを十分に補償することができないという問題がある。ここで、磁界立ち上がりの遅れとは、垂直磁気記録ヘッド２０へ通電を開始した時点から、垂直磁気記録ヘッド２０の垂直磁界平均値がピーク値に達する時点までの時間をいう。高い周波数でヘッドを駆動すればするほど、記録コイル２３への通電を開始しても、主磁極２１の先端部の励磁状態の応答の遅れが目立ってくる。
【００１３】
図１の垂直磁気記録ヘッド２０の場合、この磁界立ち上がりの遅れは約０．５ｎｓであり、高性能化、大容量化に対応して、磁気記録再生装置のより高速な動作を実現させるためには、ヘッドの磁界立ち上がりの遅れを可能な限り低減することが求められている。
【００１４】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、高周波駆動時においても、磁界立ち上がりの遅れを補償することができる垂直磁気記録ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明の垂直磁気記録ヘッドは、磁気記録媒体との対向面側に先端部を有する主磁極と、前記主磁極のトレーリング側に配置されるシールドと、前記主磁極と前記シールド間に配置される記録コイルと、前記主磁極の先端部の近傍における前記主磁極と前記シールド間の間隙に配置される磁界補償部を有する補助コイルとを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、上記の垂直磁気記録ヘッドは、前記補助コイルが、前記記録コイルの外周部に配置されるように構成してもよい。
【００１７】
また、上記の垂直磁気記録ヘッドは、前記補助コイルが、前記記録コイルより少ない巻数を有する薄膜導体コイルにより形成されるように構成してもよい。
【００１８】
また、上記の垂直記録磁気ヘッドは、前記補助コイルの下端部に配置され、前記主磁極のコア幅方向及びトレーリング側に延在するように形成したサイドシールドを備えるように構成してもよい。
【００１９】
また、上記の垂直磁気記録ヘッドは、前記垂直磁気記録ヘッドを駆動する際に、前記補助コイルへの通電時期を前記記録コイルへの通電時期に対し所定の時間だけずらして駆動するように構成してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の垂直磁気記録ヘッドによれば、磁界の立ち上がりの遅れを補償することができるため、磁気記録媒体に対する記録密度を向上できると共に、磁気記録再生装置の高周波駆動時におけるＳ／Ｎ比の向上が可能である。また、補助コイルへの通電タイミングを記録コイルへの通電タイミングに対しずらすことにより、高周波特性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
【００２２】
図２は、本発明の垂直磁気記録ヘッドの概略構成を説明するための図である。
【００２３】
図２において、（ａ）は垂直磁気記録ヘッド１０の底面図であり、（ｂ）は垂直磁気記録ヘッド１０の中央付近の断面構成を示す断面図であり、（ｃ）は垂直磁気記録ヘッド１０の記録コイル３及び補助コイル４の概略構成を示す平面図である。
【００２４】
図２に示したように、垂直磁気記録ヘッド１０は、主磁極１と、トレーリング側シールド２と、記録コイル３と、補助コイル４とから構成されている。
【００２５】
主磁極１は、磁気記録媒体との対向面側に先端部を有する。トレーリング側シールド２は、主磁極１のトレーリング側に配置され、主磁極１や記録コイル３を保持する支持部材として機能する。記録コイル３は、主磁極１とトレーリング側シールド２との間に配置される。補助コイル４は、高周波駆動時における磁界立ち上がりの遅れを補償するために設けた磁界補償部（図２（ａ）、（ｂ）の網点部で示される）を有する。図１の従来構造と異なり、垂直磁気記録ヘッド１０は、この磁界補償部を有する補助コイル４を備えている。
【００２６】
磁気記録媒体上に浮上させた状態で垂直磁気記録ヘッド１０に電流を通電して駆動すると、主磁極１と記録コイル３が磁気記録媒体の磁性層を厚さ方向に磁化させることにより、情報の記録再生を行う。図２（ａ）は、この際の垂直磁気記録ヘッド１０を媒体側からみた浮上面図である。
【００２７】
前述したように、図１の従来構造の垂直磁気記録ヘッドでは、８００ＭＨｚ程度の高周波で駆動する際には、磁界立ち上がりの遅れを十分に補償することができないという問題があった。磁界立ち上がりの遅れは、垂直磁気記録ヘッドへ通電を開始した時点から、垂直磁気記録ヘッドの垂直磁界平均値がピーク値に達する時点までの時間であり、高い周波数でヘッドを駆動すればするほど、記録コイルへの通電を開始しても、主磁極の先端部の励磁状態の応答の遅れが目立ってくる。
【００２８】
本発明の垂直磁気記録ヘッド１０においては、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、補助コイル４は、主磁極１の先端部の近傍における主磁極１とトレーリング側シールド２との間の間隙６に絶縁層（図示せず）を介して挿入させた非磁性導電材料からなる磁界補償部（図２（ａ）、（ｂ）の網点部で示される）を有する。この磁界補償部には、垂直磁気記録ヘッド１０への通電時に、記録コイル３を流れる電流Ｉｗと同一周波数の電流Ｉｗが流れる。補助コイル４の磁界補償部は、主磁極１の先端部の近傍に配置される。高周波駆動時に、通電が開始されると、補助コイル４の磁界補償部に電流Ｉｗが流れて主磁極１の先端部の近傍が励磁することにより、垂直磁気記録ヘッド１０の磁界立ち上がりの遅れを補償することができる。
【００２９】
また、図２（ｃ）に示したように、記録コイル３は、複数の巻数を有する薄膜導体コイルにより形成される。補助コイル４は、記録コイル３の外周部に配置され、巻数が１ターンの薄膜導体コイルにより形成される。
【００３０】
通常、補助コイル４への通電タイミング（通電時期）は、記録コイル３と同期するように設定される。しかし、上述した観点から、磁界の立ち上がりの遅れをより効果的に補償するため、記録コイル３への通電タイミングに対し所定の時間だけずらしてもよい。
【００３１】
図２の垂直磁気記録ヘッド１０は、主磁極１、トレーリング側シールド２、記録コイル３に加えて、主磁極１の先端部の近傍におけるトレーリング側シールドギャップ６に配置した磁界補償部を有する補助コイル４を備える。浮上面付近に補助コイル４を配置するため、コイルの断面積を大きく取れないため、補助コイル４の発熱を減らすためには、補助コイル４に流れる電流Ｉｗを小さくする必要がある。図２の垂直磁気記録ヘッド１０では、磁界立ち上がりの改良効果のみに絞ることにより、起磁力を抑えて補助コイル４に流すこととする。すなわち、記録コイル３は、従来構造と同様に、複数の巻数を有する薄膜導体コイルにより形成する一方、補助コイル４は、記録コイル３より少ない巻数を有する薄膜導体コイル（図２（ｃ）の例では、巻数が１ターン）により形成する。
【００３２】
図３は、本発明の一実施形態に係る垂直磁気記録ヘッドの構成を示す図である。図３において、（ａ）は垂直磁気記録ヘッド１０の正面図であり、（ｂ）は垂直磁気記録ヘッド１０の側面図である。
【００３３】
図３に示した垂直磁気記録ヘッド１０は、磁界立ち上がりの改良効果を検証するためのヘッドモデルとして設計されたヘッド構造である。このヘッドモデルは、結果に影響の少ない主磁極１の後方部分を１／１０程度に縮小したため、ヨーク幅を１μｍとした。
【００３４】
主磁極１の先端付近の寸法は、以下の通りである。主磁極１のコア幅と膜厚を１００ｎｍとし、主磁極１の底面から絞り位置までの垂直方向の高さを２００ｎｍとし、トレーリング側シールド２の高さ寸法を１００ｎｍとし、トレーリング側シールドギャップ６を５０ｎｍとし、主磁極１の浮上面から磁気記録媒体の裏打ち層５の表面までの距離を５０ｎｍ、磁気記録媒体の裏打ち層５の膜厚を５０ｎｍとした。
【００３５】
図３の垂直磁気記録ヘッド１０は、図２に示したものと同様に、主磁極１、トレーリング側シールド２、記録コイル３に加えて、主磁極１の先端部の近傍におけるトレーリング側シールドギャップ６に配置した磁界補償部を有する補助コイル４を備える。補助コイル４の磁界補償部は、非磁性導電材料からなり、主磁極１とトレーリング側シールド２との間のトレーリング側シールドギャップ６に絶縁層（図示せず）を介して挿入される。
【００３６】
ここで、図１の従来構造の垂直磁気記録ヘッドと、補助コイル４を有する図３の垂直磁気記録ヘッドとについて、記録磁界立ち上がりの差を解析計算により求め、比較する。すなわち、コイルの電流磁界を有限要素法により計算し、垂直記録ヘッドおよび磁気記録媒体の裏打ち層（磁性層）はマイクロ磁化解析を行い、記録磁界の電流Ｉｗに対する立ち上がりを計算する。
【００３７】
上記の解析計算に用いた条件は、以下の通りである。図３の垂直磁気記録ヘッド１０において、主磁極１の材料は高飽和磁束身密度を有するＦｅＣｏ系磁性材料とし、その異方性磁界強度をＨｋ＝１２（Ｏｅ）、その飽和磁束密度をＢｓ＝２．３（Ｔ）とした。トレーリング側シールド２の異方性磁界強度をＨｋ＝１８（Ｏｅ）とし、その飽和磁束密度をＢｓ＝１．８（Ｔ）とした。磁気記録媒体の裏打ち層５の材料の透磁率をμ＝１２０とし、その異方性磁界強度をＨｋ＝９０（Ｏｅ）、その飽和磁束密度をＢｓ＝１．１（Ｔ）とした。垂直磁気記録ヘッド１０の上記以外の部材の材料をＮｉＦｅ系磁性材料とし、その異方性磁界強度をＨｋ＝５（Ｏｅ）、その飽和磁束密度をＢｓ＝１（Ｔ）とした。
【００３８】
磁界の計算位置は、垂直磁気記録ヘッド１０と、磁気記録媒体の裏打ち層５表面の中間位置とし、主磁極２の直下に位置する矩形領域（１００ｎｍ×１００ｎｍ）における垂直磁界の計算値を平均した。
【００３９】
上記の解析計算を行って、従来構造（補助コイルなし）と本発明の構造（補助コイル４あり）による磁界の立ち上がりの差について比較検討する。与えた電流Ｉｗは、記録コイル３、補助コイル４とも同期させ、８００ＭＨｚの周波数で記録コイル３は最大０．３２６ＡＴ、補助コイル４は１ターンで、電流値を５ｍＡ、１０ｍＡ、２０ｍＡとしてそれぞれ計算した。
【００４０】
図４は、従来の垂直磁気記録ヘッドと図３の垂直磁気記録ヘッドの記録磁界立ち上がりの解析結果を示す図である。
【００４１】
図４の解析結果から明らかなように、図１の従来構造と比較して、本実施形態の垂直磁気記録ヘッドの構造（図３）では、補助コイル４に１０ｍＡ以上の電流Ｉｗを流すことより、記録磁界の立ち上がりの直線部分で比較すると、１０〜２５％程度立ち上がりの遅れが向上している。
【００４２】
図５は、本発明の他の実施形態に係る垂直磁気記録ヘッド１０ａの構成を示す図である。
【００４３】
図５において、（ａ）は垂直磁気記録ヘッド１０ａの底面図であり、（ｂ）は垂直磁気記録ヘッド１０ａの中央付近の断面構成を示す断面図であり、（ｃ）は垂直磁気記録ヘッド１０の側面の概略構成を示す側面図である。
【００４４】
図５において、図２の垂直磁気記録ヘッド１０の対応する部材と同一の構成をもつ部材には同一の参照符号を付して、同一の構成をもつ部材の説明は省略する。
【００４５】
図５に示した垂直磁気記録ヘッド１０ａは、図２の構成と異なり、サイドシールド７を備える。このサイドシールド７は、補助コイル４の下端部に配置され、主磁極１のコア幅方向及びトレーリング側に延在するように形成されている。
【００４６】
図２の垂直磁気記録ヘッド１０と比較すると、図５の垂直磁気記録ヘッド１０ａにおいては、トレーリング側シールド２に追加して、サイドシールド７を設けることにより、記録磁界の立ち上がり特性をより向上させることができる。したがって、磁気記録媒体に対する記録密度をより向上させることができ、磁気記録再生装置の高周波駆動時におけるＳ／Ｎ比をより向上できる。
【００４７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨内において様々な変形・変更が可能である。
【００４８】
（付記１）
磁気記録媒体との対向面に先端部を有する主磁極と、前記主磁極のトレーリング側に配置されるシールドと、前記主磁極と前記シールド間に配置される記録コイルと、前記主磁極の先端部の近傍における前記主磁極と前記シールド間の間隙に配置される磁界補償部を有する補助コイルとを備えることを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
【００４９】
（付記２）
前記補助コイルは、前記記録コイルの外周部に配置されることを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【００５０】
（付記３）
前記補助コイルは、前記記録コイルより少ない巻数を有する薄膜導体コイルにより形成されることを特徴とする付記１又は２記載の垂直磁気記録ヘッド。
【００５１】
（付記４）
前記垂直記録磁気ヘッドは、前記補助コイルの下端部に配置され、前記主磁極のコア幅方向及びトレーリング側に延在するように形成したサイドシールドを備えることを特徴とする付記１乃至３のいずれか一項記載の垂直磁気記録ヘッド。
【００５２】
（付記５）
前記垂直磁気記録ヘッドを駆動する際に、前記補助コイルへの通電時期を前記記録コイルへの通電時期に対し所定の時間だけずらして駆動することを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【００５３】
（付記６）
前記垂直磁気記録ヘッドを駆動する際に、前記補助コイルへの通電時期と前記記録コイルへの通電時期とを同期させて駆動することを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【００５４】
（付記７）
前記補助コイルは、前記記録コイルの外周部に配置される、単一巻数の薄膜導体コイルにより形成されることを特徴とする付記１記載の垂直磁気記録ヘッド。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来の垂直磁気記録ヘッドの概略構成を説明するための図である。
【図２】本発明の垂直磁気記録ヘッドの概略構成を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る垂直磁気記録ヘッドの構成を示す図である。
【図４】従来の垂直磁気記録ヘッドと図３の垂直磁気記録ヘッドの記録磁界立ち上がりの解析結果を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る垂直磁気記録ヘッドの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  主磁極
２  トレーリング側シールド
３  記録コイル
４  補助コイル
５  裏打ち層（磁気記録媒体）
６  間隙（トレーリング側シールドギャップ）
７  サイドシールド
１０、１０ａ  垂直磁気記録ヘッド
２０  従来の垂直磁気記録ヘッド
２１  主磁極
２２  トレーリング側シールド
２３  記録コイル
２６  間隙
【図１】
2007265571.tif 000003
【図２】
2007265571.tif 000004
【図３】
2007265571.tif 000005
【図４】
2007265571.tif 000006
【図５】
2007265571.tif 000007